羅長(zhǎng)維 李東輝 王成龍

摘 要：對(duì)于國(guó)內(nèi)采用架橋機(jī)預(yù)制架設(shè)和支架現(xiàn)澆的高速鐵路簡(jiǎn)支梁橋，空心薄壁墩作為一種常見的設(shè)計(jì)通用結(jié)構(gòu)被大量使用。而空心薄壁墩墩頂實(shí)心段的封頂施工是整個(gè)墩身施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其施工工藝的選擇和施工質(zhì)量的好壞將直接影響墩身的整體施工質(zhì)量。目前，常見的傳統(tǒng)空心墩封頂施工工藝有混凝土預(yù)制蓋板法、內(nèi)腔搭設(shè)滿堂支架法、墩壁預(yù)埋鋼筋（型鋼）底模法。本文以新建福廈鐵路泉州灣跨海大橋的空心薄壁高墩為施工實(shí)例，通過(guò)對(duì)比分析各類封頂施工方法后，創(chuàng)新采用了一種新型外置支架吊模法的封頂施工工藝。該工藝的成功實(shí)施取得了良好的效益，可為今后同類空心薄壁墩墩頂實(shí)心段的封頂施工提供重要的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：空心薄壁墩;封頂施工;支架吊模法;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U448.13? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）06-0159-02

1引言

在國(guó)內(nèi)外鐵路和公路橋梁領(lǐng)域里，空心薄壁墩因其具有結(jié)構(gòu)整體剛度大、自重輕、截面模量大、整體穩(wěn)定性好和節(jié)省圬工材料等特點(diǎn)而被廣泛采用，常見于墩身高度≥15m的橋墩地段。對(duì)于我國(guó)高速鐵路的橋梁高墩設(shè)計(jì)，空心薄壁墩已作為一種通用的下部結(jié)構(gòu)，它的使用有效地推動(dòng)了我國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，也極大地減輕了工程設(shè)計(jì)人員的工作量。而空心薄壁墩墩頂實(shí)心段的封頂施工具有安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工難度大、施工周期長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)成本投入高等問(wèn)題，施工工藝的選擇和施工質(zhì)量的好壞將直接影響到墩身施工的整體質(zhì)量，是整個(gè)墩身施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以新建福廈鐵路泉州灣跨海大橋的空心薄壁高墩為工程實(shí)例，詳細(xì)介紹一種新型外置支架吊模法的封頂施工工藝。

2 工程概況

新建福廈鐵路北起福州市，南至廈門市和漳州市，正線全長(zhǎng)277.42km，是福建省首條時(shí)速達(dá)350km/h的高速鐵路，也是我國(guó)沿海鐵路客運(yùn)通道的重要組成部分。該線路內(nèi)的泉州灣跨海大橋位于泉州市，是全線的關(guān)鍵控制性工程;其海上與陸上部分引橋區(qū)域的上構(gòu)梁部為預(yù)制架設(shè)和支架現(xiàn)澆形式的簡(jiǎn)支梁。

根據(jù)橋址處地形、地貌、基礎(chǔ)形式及道路立交等情形，簡(jiǎn)支梁下部結(jié)構(gòu)大量采用雙線圓端形空心薄壁的錐型橋墩，墩內(nèi)設(shè)置檢查梯，總量共計(jì)127個(gè)，采用C35海工與普通混凝土。墩身高度按0.5m的模數(shù)變化，分布范圍為23.0m～32.5m。依據(jù)墩身內(nèi)外斜率、高度和截面尺寸的不同，空心薄壁錐墩又分為7種類型。其中，存在數(shù)量最多類型的空心錐墩墩頂截面尺寸為8.0m×3.0m，高度為23.0m～30.0m，壁厚為0.5m～0.74m;內(nèi)斜率為1：55，外斜率為1：35，墩頂實(shí)心段混凝土厚度為3.0m，此種類型的空心錐墩墩身平、立面布置見圖1所示。

3 施工工藝比選

目前，高速鐵路空心薄壁高墩墩頂實(shí)心段的封頂施工工藝成熟、施工方法較多。常見的傳統(tǒng)封頂施工工藝有混凝土預(yù)制蓋板法、內(nèi)腔搭設(shè)滿堂支架法和預(yù)埋鋼筋（型鋼）骨架底模法[1-4]。本工程通過(guò)廣泛調(diào)研和分析討論，通過(guò)對(duì)空心墩實(shí)心段封頂施工工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，創(chuàng)新采用了一種外置支架吊模法進(jìn)行封頂施工。

1 混凝土預(yù)制蓋板法 技術(shù)可行，墩壁內(nèi)側(cè)預(yù)留的實(shí)心段主筋會(huì)對(duì)蓋板形成阻礙;蓋板預(yù)制精度要求高，安裝完成后無(wú)法拆除，改變墩身主體結(jié)構(gòu)，有一定質(zhì)量隱患施工前需征得設(shè)計(jì)院同意 可提前預(yù)制，工效高，施工周期短 預(yù)制蓋板一次性使用，不能周轉(zhuǎn)使用，且需定制專用模具，經(jīng)濟(jì)成本較高 安全風(fēng)險(xiǎn)低

2 內(nèi)腔搭設(shè)滿堂支架法 技術(shù)可行，結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，埋件多，安裝和拆除施工工序多;受空心墩內(nèi)腔空間狹小影響，滿堂支架安裝和拆除施工難度大，且會(huì)對(duì)內(nèi)爬梯安裝造成影響。 施工工序繁瑣，施工工效低，墩身需修飾，施工周期長(zhǎng) 安裝拆除工程量大，支架占用時(shí)間較長(zhǎng)，周轉(zhuǎn)效率低，需對(duì)墩身埋件進(jìn)行修飾處理，經(jīng)濟(jì)成本較高 安全風(fēng)險(xiǎn)高

3 預(yù)埋鋼筋（型鋼）底模法 技術(shù)可行，墩身提前做好預(yù)留孔，由于空心墩上部設(shè)置倒角，埋入墩壁部分鋼筋無(wú)法全部拆除，拆除回收時(shí)需對(duì)埋入部分進(jìn)行割除，易形成腐蝕通道，留下質(zhì)量隱患。 拆除困難，墩身需修飾，施工工效較低，施工周期較長(zhǎng) 安裝拆除工程量大，部分鋼筋（型鋼）后期無(wú)法回收，需對(duì)埋件進(jìn)行修飾處理，經(jīng)濟(jì)成本較高 安全風(fēng)險(xiǎn)較高

4 外置支架吊模法 技術(shù)可行，底模系統(tǒng)可提前拼裝成整體后吊裝，安裝及下放拆除方便，不改變墩身主體結(jié)構(gòu)。 施工工序簡(jiǎn)單，工效高，施工周期較短 安裝拆除工程量小，支架吊模系統(tǒng)可周轉(zhuǎn)使用，經(jīng)濟(jì)成本低 安全風(fēng)險(xiǎn)低

以上四種空心墩實(shí)心段封頂施工工藝均可實(shí)現(xiàn)空心墩封頂施工，但外置支架吊模法相比其它三種施工工藝，在技術(shù)難度、經(jīng)濟(jì)成本、施工周期和安全風(fēng)險(xiǎn)等綜合效益方面，更具有優(yōu)勢(shì)，各工藝詳細(xì)對(duì)比分析見表1所示。

4吊模支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

采用外置支架吊模法工藝與傳統(tǒng)的三種封頂混凝土澆筑工藝基本一致，墩頂實(shí)心段混凝土也需分兩層進(jìn)行澆筑，第一層澆筑高度0.5m，第二層澆筑高度為2.5m。第一層混凝土澆筑時(shí)利用墩頂實(shí)心段和空心段的外側(cè)模模板作為支架吊模的支撐體系?？招亩雾敳炕炷翝仓瓿珊笸鈧?cè)模不進(jìn)行拆除，安裝通長(zhǎng)對(duì)拉螺桿（φ25精軋螺紋鋼），將外側(cè)模緊緊抱箍于墩身上，對(duì)拉螺桿按照模板設(shè)計(jì)共設(shè)置6道，空心段5道，實(shí)心段1道。在第一層混凝土鑿毛、養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，即可作為第二層混凝土澆筑時(shí)的受力支撐體系。

4.1吊模支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

外置吊模支架為鋼木模組合結(jié)構(gòu)，主要包括懸吊梁、鋼吊桿、底模面板、底模分配梁和底模承重梁，平、立面結(jié)構(gòu)布置詳見圖2所示。

4.2 吊模支架加工與安裝

支架吊模各受力桿件加工與安裝前，先按照墩頂實(shí)心段內(nèi)、外截面尺寸，精確下料懸吊梁、竹膠板底模和懸吊底模承重梁，具體施工流程如下：

（1）將懸吊梁雙工14按分布間距精準(zhǔn)布置于實(shí)心段外側(cè)模頂口上，然后逐根在懸吊梁上安裝精軋螺紋鋼吊桿，并安裝好鋼墊板和精軋螺母。

（2）借助空心墩內(nèi)腔檢查梯作為施工平臺(tái)，在指定標(biāo)高位置逐根安裝底模承重梁雙工12，安裝時(shí)需確保承重梁和懸吊梁精準(zhǔn)對(duì)位;再將精軋螺紋鋼吊桿對(duì)穿通過(guò)承重梁的吊桿孔，上緊鋼墊板和精軋螺母，完成主受力骨架的安裝。

（3）在承重梁上按間距均勻布置[10分配梁，為確保后期分配梁能順利從人孔中吊出并減小作業(yè)工作量和安全風(fēng)險(xiǎn)，單根[10分配梁下料長(zhǎng)度宜嚴(yán)格控制在1.3m左右。

（4）安裝竹膠板懸吊底模，安裝前項(xiàng)目技術(shù)人員需對(duì)實(shí)心段空心截面進(jìn)行測(cè)量放樣，確保底模尺寸與實(shí)心段空心截面吻合，安裝間隙小于1mm。

（5）對(duì)支架吊模結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行檢查和調(diào)整，再次施擰精軋螺母，并對(duì)竹膠板與墩壁之間存在的間隙采用玻璃膠進(jìn)行封堵，確?；炷翝仓r(shí)不漏漿。

4.3 封頂混凝土施工

空心薄壁墩實(shí)心段混凝土分兩層進(jìn)行澆筑，第一層澆筑高度為0.5m，第二層混凝土以已施工完成的第一層混凝土為承重底模，澆筑高度2.5m。第一層混凝土澆筑施工時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)制作多組同養(yǎng)試塊，待養(yǎng)護(hù)、試壓確認(rèn)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，方可進(jìn)行支架吊模結(jié)構(gòu)的拆除。

4.4 施工注意事項(xiàng)

（1）支架吊模安裝施工前，需對(duì)支撐懸吊梁的實(shí)心段外側(cè)模仔細(xì)進(jìn)行檢查，確保懸吊梁嚴(yán)格位于外側(cè)模背楞上方，且須對(duì)模板受力支撐點(diǎn)采用型鋼進(jìn)行局部加強(qiáng)，防止外側(cè)模因局部受力過(guò)大出現(xiàn)變形失穩(wěn)。

（2）空心薄壁墩空心段最后一節(jié)段外側(cè)模不進(jìn)行拆除，兩側(cè)的外側(cè)模需采用通長(zhǎng)的精軋螺紋鋼對(duì)拉螺桿進(jìn)行對(duì)向施擰鎖緊，后期實(shí)心段混凝土澆筑過(guò)程中還需對(duì)拉螺桿受力情況進(jìn)行檢查，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行二次施擰。

（3）作為懸吊梁上受力吊桿的精軋螺紋需外套PVC管防電焊打擊，避免通電后造成精軋螺紋鋼的力學(xué)性能改變，發(fā)生脆性斷裂，影響支架結(jié)構(gòu)的整體安全。

（4）混凝土澆筑過(guò)程中，嚴(yán)格控制下料澆筑高度，防止對(duì)吊模支架造成過(guò)大沖擊;振搗施工時(shí)需注意避開模板和吊桿等部位。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)創(chuàng)新采用外置支架吊模法進(jìn)行空心薄壁墩墩頂實(shí)心段的封頂施工，為新建福廈鐵路泉州灣跨海大橋的建設(shè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和工期效益。目前該工程采用該工藝已完成全部空心薄壁墩的施工，可為今后類似空心薄壁墩的封頂施工提供重要的借鑒和參考：

（1）支架吊模結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單、技術(shù)可行;不受空心薄壁墩墩高和墩型限制，可根據(jù)實(shí)心段截面一次加工后重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，施工工效快，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)。

（2）支架吊模法封頂工藝相比傳統(tǒng)封頂施工工藝，不改變墩身主體結(jié)構(gòu)，不受空心薄壁墩內(nèi)腔狹小作業(yè)空間的影響，無(wú)需預(yù)埋相關(guān)預(yù)埋件，后期也不用對(duì)空心墩內(nèi)腔墩壁進(jìn)行修飾作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)低。

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基金項(xiàng)目：中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃課題K2018G017。